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古典分子動力学法を用いた水素フリーDLC膜における表面構造のナノスケール解析

机译：用经典分子动力学方法对无氢DLC膜的表面结构进行纳米分析

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摘要

Hydrogen-free diamond-like carbon (DLC) films with many sp~3 bonding sites have a highly smooth surface, but very few studies have been carried out on the surface morphology of DLC films affected by the amorphous structure. In this study, the surface morphology of the DLC films was investigated on the basis of classical molecular dynamics simulations. The DLC samples composed of ten thousand carbon atoms were generated by the Melt-Quench scheme. We prepared 4 samples of various densities in order to control the ratio of sp~2 / sp~3 sites in the structure. As the calculation results, the ratios of sp~3 sites of each structure were in proportion to the densities. We also found that the surface topography got rougher with a decrease in the sp3 sites in the structures. Sp~2-rich structure had huge graphite clusters which were the series of many graphite rings over the structure, making curved surfaces, resulting in the formation of rougher surface. We discussed that the relaxation process at sp~2-rich sites in the amorphous carbon structure promoted graphitization and clustering to stabilize the entire amorphous structures, and that sp~3-rich films made a smooth surface because sp~3 sites prevented carbon atoms from clustering.%ダイヤモンドライクカーボン（Diamond-Like Carbon：DLC)膜は，アモルファス構造をもつ炭素系薄膜であり，低摩擦•高硬度•耐摩耗性•耐食性など数多くの優れた特性を持つ.適用分野は多岐に及んでおり，エンジン部材やエンドミル等の機械工具，またハードディスクの保護膜やぺットボトル内壁の耐酸化膜などに幅広く適用されている.
机译：具有许多sp〜3键位的无氢类金刚石碳（DLC）膜具有高度光滑的表面，但是对于受非晶结构影响的DLC膜的表面形貌却很少进行研究。在这项研究中，在经典分子动力学模拟的基础上研究了DLC膜的表面形态。由Melt-Quench方案生成了由一万个碳原子组成的DLC样品。我们准备了4个不同密度的样品，以控制结构中sp〜2 / sp〜3位的比例。作为计算结果，每种结构的sp〜3位的比例与密度成正比。我们还发现，随着结构中sp3位置的减少，表面形貌变得更粗糙。富含Sp〜2的结构具有巨大的石墨簇，该簇是结构上许多石墨环的序列，形成弯曲的表面，从而形成较粗糙的表面。我们讨论了在无定形碳结构中富含sp〜2的位点的弛豫过程促进了石墨化和聚集，从而稳定了整个无定形结构，并且富含sp〜3的膜形成了光滑的表面，因为sp〜3的位点阻止了碳原子的形成。聚类。多岐に及んでおり，エンジン部材やエンドミル等の机械工具，またードディスクの保护膜やぺットBOトル内壁の耐酸化膜などに幅広く适用されている。

著录项

  • 来源
    《トライボロジスト》 |2014年第2期|110-117|共8页
  • 作者

    澤井　周; 熊谷　知久; 崔　埃豪; 加藤　孝久;

  • 作者单位

    東京大学　大学院（〒113-8656　東京都文京区本鄉7丁目3-1);

    東京大学大学院　工学系研究科　機械工学専攻（〒113-8656　東京都文京区本鄉7丁目3-1);

    東京大学大学院　工学系研究科　機械工学専攻（〒113-8656　東京都文京区本鄉7丁目3-1);

    東京大学大学院　工学系研究科　機械工学専攻（〒113-8656　東京都文京区本鄉7丁目3-1);

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